• No se han encontrado resultados

P – 7 Máquinas Fisoterapia

N/A
N/A
Protected

Academic year: 2019

Share "P – 7 Máquinas Fisoterapia"

Copied!
26
0
0

Texto completo

(1)

Biomec´

anica. M´

aquinas

Mat´ıas Enrique Puello Chamorro

www.matiaspuello.wordpress.com

(2)

´Indice

1. Introducci´on 4

2. Trabajo mec´anico 5

3. Energ´ıa 7

4. Energ´ıa Cin´etica 8

5. Energ´ıa Potencial 11

6. Energ´ıa Mec´anica 12

7. Potencia 13

8. M´aquinas 15

9. Ventaja Mec´anica 16

10. Eficiencia o Rendimiento 17

11. M´aquinas Simple 18

12. Palancas 19

13. Poleas 21

13.1. Polea fija. . . 22

(3)
(4)

1.

Introducci´

on

Una m´aquina simple es un dispositivo que transforma en trabajo ´util la fuerza aplicada. Una m´aquina puede cambiar la magnitud y/o la direcci´on de la fuerza aplicada. El estudio sobre las m´aquinas y su eficiencia es fundamental para la aplicaci´on productiva de la energ´ıa.

(5)

2.

Trabajo mec´

anico

En el lenguaje cotidiano tiene diversos significados.

En f´ısica tiene un significado muy espec´ıfico para describir lo que se obtiene mediante la acci´on de una fuerza que se desplaza cierta distancia.

“Se realiza trabajo mec´anico sobre un cuerpo o sistema material cuando ´este se desplaza bajo la acci´on de una fuerza que act´ua total o parcialmente en la

direcci´on del movimiento.”

W = F · X · Cosθ

Donde:

F: magnitud de la fuerza, (N)

X: magnitud del desplazamiento, (m)

θ: ´angulo que forma el vector (F~) con con el vec-tor desplazamiento (X~).

La unidad de trabajo en el sistema internacional es el N m (se lee newton por metro), esta unidad f´ısica recibe el nombre de Joule.

(6)

Ejemplo Trabajo debido a una fuerza constante

La figura muestra una fuerza de 5N que act´ua sobre un bloque, formando un ´angulo de 30o con la horizontal.

(7)

3.

Energ´ıa

En muchas ocasiones de tu vida cotidiana usamos el termino energ´ıa para significar fuerza, vigor o actividad. Sin embargo, desde el punto de vista cient´ıfico, el concepto de energ´ıa es distinto.

La energ´ıa es lo que hace que todo funcione. Sin energ´ıa no podr´ıan funcionar las m´aquinas, ni siquiera podr´ıan producirse los procesos vitales. por lo que no seria posible la vida.

(8)
(9)

Energ´ıa Cin´

etica

La energ´ıa cin´etica est´a asociada al movimiento (velocidad) de los cuerpos.

Para obtener su relaci´on imaginemos una part´ıcu-la de masa m que se mueve en l´ınea recta con velocidad inicial vo. Si aplicamos una fuerza ne-ta consne-tante F~ sobre ella paralela al movimiento, una distancia (∆X~); podemos encontrar una ex-pesi´on para la energ´ıa cin´etica a partir del trabajo realizado por la fuerza F~

W = 12mv2f − 1 2mv

2 i

La energ´ıa cin´etica de traslaci´on de una part´ıcula los f´ısicos la definen como la cantidad (12mv2).

K = 12mv2

W = Kf −Ki que es equivalente a

(10)

Energ´ıa Cin´

etica

Ejemplo Trabajo y cambio de Energ´ıa

Partiendo del reposo, Ud. empuja su autom´ovil de 1000kg una distancia de 5 metros, en terreno horizontal, aplicando una fuerza tambi´en horizontal de 400N.

I ¿Cu´al es el cambio de energ´ıa cin´etica de su auto?

(11)

5.

Energ´ıa Potencial

Se dice que un objeto tiene energ´ıa cin´etica cuando est´a en movimiento, pero tambi´en puede tener energ´ıa potencial, que es la energ´ıa asociada con la posici´on del objeto.

Hay varios tipos de energ´ıa potencial: gravitacional, el´astica, el´ectrica, etc.

Se define la energ´ıa potencial gravitacional (U) de un objeto de masa m que se encuentra a una altura y de alg´un nivel de referencia como:

U = mgy

La Energ´ıa potencial, U, se mide en julios (J); la masa se mide en kilogramos (kg); la aceleraci´on de la gravedad se mide en (segundo - cuadradometros ) (ms2) y la altura se mide en metros

(12)

6.

Energ´ıa Mec´

anica

De las muchas formas de energ´ıa que se presentan en la naturaleza en la mec´anica se toma la energ´ıa asociada al movimiento llamada energ´ıa cin´etica y la energ´ıa asociada a la posici´on o configuraci´on de un objeto llamada energ´ıa potencial.

Llamamos energ´ıa mec´anica a la suma de la energ´ıa cin´etica con la energ´ıa potencial.

EM = K + U

En un sistema donde solo act´uan fuerzas conservativas se concluye que la suma de la energ´ıa cin´etica m´as la energ´ıa potencial es constante, es decir, la energ´ıa mecanica se conserva.

Este importante principio se puede enunciar

(13)
(14)

Potencia

En la vida cotidiana, interesa saber no s´olo el trabajo que se pueda efectuar, sino tambi´en la rapidez con que se realiza.

Una persona est´a limitada en el trabajo que pueda efectuar, no s´olo por la energ´ıa total necesaria, sino tambi´en por la rapidez con que transforma esa energ´ıa.

Se define potencia como la rapidez a la cual se efect´ua trabajo, o bien, como la rapidez de transferencia de energ´ıa en el tiempo

P otencia(media) = ∆W ∆t =

trabajo tiempo =

energ´ıa transformada tiempo

(15)

8.

aquinas

Una m´aquina es cualquier artefacto capaz de aprovechar, dirigir o regu-lar una forma de energ´ıa para aumentar la velocidad de producci´on de trabajo o para transformarla en otra forma energ´etica.

(16)

9.

Ventaja Mec´

anica

Se define como ventaja mec´anica (VM) de una maquina simple la relaci´on que existe entre la fuerza resistente (R) y la fuerza motriz (F); dicha relaci´on se expresa matem´aticamente as´ı:

V M = R

F

Debido a que todas las m´aquinas deben superar alg´un tipo de rozamiento cuando rea-lizan su trabajo, la ventaja real de la m´aquina siempre es menor que la ventaja te´orica.

(17)

10.

Eficiencia o Rendimiento

A´un en las m´aquinas simples el principio de la conservaci´on del trabajo est´a aplicado solo en teor´ıa. La experiencia demuestra que en la pr´actica el trabajo ´util producido por la m´aquina es siempre inferior al trabajo motor suministrado para accionarla, a causa de las fricciones que se originan en los ´organos de transmisi´on.

El trabajo motor es siempre igual a la suma del trabajo ´util m´as las fricciones. De donde se deriva la noci´on del rendimiento que se determina por el cociente:

e = trabajo ´util

trabajo motor

(18)

11.

aquinas Simple

Son aparatos destinados a equilibrar unas fuerzas con otras y trasladar el punto de apli-caci´on de unas aplicando ligeramente la intensidad de otras. En toda m´aquina simple se distinguen dos fuerzas:

(Q) Resistencia, que es la aplicada al cuerpo que se quiere mover

(F) Potencia, que representa la fuerza que debe actuar a fin de equilibrar la resistencia del cuerpo y desplazar su punto de aplicaci´on.

(19)

12.

Palancas

Es una barra r´ıgida que puede girar libremente alrededor de un punto de apoyo o de un eje, por la acci´on de dos fuerzas, la resistencia y la potencia y que se usa para mover cargas pesadas. La barra rota alrededor de un punto fijo llamado punto de apoyo o fulcro.

(20)

Palancas

Los elementos de una palanca son:

a) Punto de apoyo (O).

b) Resistencia (~R) = Fuerza que se quiere vencer.

c) Potencia (~F) = Fuerza que se aplica.

d) Brazo de resistencia (IR) = distancia desde el punto de apoyo a la recta de acci´on de la resistencia.

(21)

13.

Poleas

(22)

13.1. Polea fija

La polea es una rueda con borde acanalado que gira libremente alrededor de un eje fijo, se caracteriza por su movimiento de rotaci´on.

Aplicando momentos respecto a O, tene-mos:

Q · r = F· r

siendo r el radio de la polea, con lo que sim-plificamos

F = Q

(23)

13.2. Polea m´ovil

La polea es una rueda con borde acanalado que gira libremente alrededor de un eje fijo, se caracteriza por su movimiento de rotaci´on y de traslaci´on.

La polea m´ovil va casi siempre acompa˜nada de una polea fija, pero ´esta no cuenta por no alterar la fuerza.

Aplicando la ley de la palanca con respecto al punto O

F· 2r = R· r

Simplificando r y despejando la fuerza F ob-tenemos:

(24)

14.

Palancas Anat´

omicas

Este tema es sumamente estudiado por la Biomec´anica, la correcta aplicaci´on de las palancas en los distintos deportes, una correcta t´ecnica y una efectiva aplicaci´on de las palancas ´oseas aumentaran el rendimiento, hoy en d´ıa se cuentan con aparatos compu-tarizados que analizan el movimiento humano y determinan el momento de aplicaci´on de la fuerza de acuerdo a la palanca ´osea

(25)
(26)

Referencias

[1] FRUMENTO, Antonio Elementos de Biof´ısica. Interm´edica 1979.

[2] MACDONALD y BURNS. F´ısica para las ciencias de la vida y de la salud. M´exico: Addison-Wesley Iberoamericana, 1989, 589 p.

[3] CROMER, Alan H. F´ısica para las Ciencias de la Vida. 2 ed. : Editorial Revert´e.

[4] STROTHER. G. K F´ısica Aplicada a las Ciencias de la Salud. McGraw-Hill. Latinoam´ericana 1980.

Referencias

Documento similar

In this way, we may conclude that not only was the single-objective approach able to find better solutions than the multi-objective approach in terms of generalisation, without

La elasticidad de la demanda del bien i con respecto al precio del bien j se define como el cociente entre el cambio porcentual en la cantidad demandada y el cambio porcentual en

Si el gobierno decide gravar con un impuesto ad-valorem del 25 por ciento el precio de la habitaci´on, ¿Cu´al ser´a el m´aximo n´umero de d´ıas que el individuo pueda

Figura 5.9 Comparaci´ on del ranking la mejor soluci´ on encontrada hasta cada iteraci´ on, entre el algoritmo de b´ usqueda y su respectiva b´ usqueda aleatoria, para cada funci´

En este trabajo haremos una breve introducci´ on a la teor´ıa de la forma de Borsuk, que extiende en cierta medida a la teor´ıa de homotop´ıa cl´ asica y que, adem´ as, es

“A partir de ahora el espacio en s´ı mismo y el tiempo en s´ı mismo est´an destinados a diluirse en meras sombras y s ´olo un tipo de uni ´on de los dos conservar´a una

El almacenamiento de energ´ıa t´ermica con MCF es una tecnolog´ıa que est´a llamando mucho la atenci´on y se basa en el principio del calor latente, que ocurre cuando los MCFs

Se deben tomar criterios de selecci´on los cuales en particular son: la Temperatura de fu- si´on (de acuerdo a la aplicaci´on) , la densidad de almacenamiento de energ´ıa t´ermica,